Question

13．原子序數依次增大的A、B、C、D四種元素，B元素的p軌道電子數比s軌道電子數少1，C元素最外層電子數是內層的3倍，D是常見金屬元素，其單質與強堿溶液反應可生成A的單質．
（1）D元素基態(tài)原子價電子排布式為3s²3p¹．
（2）A、C形成的3原子分子X中鍵角比A、B形成的4原子分子Y中鍵角大，原因是NH₃分子中N原子和H₂O中的O原子均是按sp3雜化，N原子有一對孤對電子，而O原子有兩對孤對電子，對成鍵電子的斥力更大，使鍵角更小．X凝固時體積膨脹，原因是水分子之間含有氫鍵，水凝固成冰時，水分子排列有序化，體積膨脹，形成的氫鍵數目增多，在乙醛的X溶液中存在4種類型的氫鍵．
（3）比較第一電離能大��；B＜C；電負性大�。築＜C．
（4）在一定條件下C、D的化合物與B單質和炭單質反應生成M和還原性可燃氣體N，M是B、D形成的晶體，熔點較高，晶胞結構如圖，生成M的化學方程式為Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO．單質Q是N的等電子體，寫出Q的電子式．
（5）上述M晶體中所含化學鍵有共價鍵、配位鍵，晶胞中深色黑點為N原子，其雜化方式為sp³，若晶胞體積為Vcm³，晶體密度為ρg•cm³，則可求出N_A=$\frac{81}{ρV}$．

Answer 1

分析 原子序數依次增大的A、B、C、D四種元素，C元素最外層電子數是內層的3倍，最外層最多含有8個電子，則C只能含有2個電子層，最外層含有6個電子，其原子序數為8，故C為O元素；D是常見金屬元素，其單質與強堿溶液反應可生成A的單質，該單質為氫氣，則D為Al元素，A為H元素；B元素的p軌道電子數比s軌道電子數少1，B的原子序數小于C（O元素），則B含有2個電子層，s軌道的總電子數為4，p軌道的總電子數為3，B原子核外電子排布為1s²2s²2p³，故B的原子序數為7，是N元素，據此進行解答．

解答 解：C元素最外層電子數是內層的3倍，最外層最多含有8個電子，則C只能含有2個電子層，最外層含有6個電子，其原子序數為8，故C為O元素；D是常見金屬元素，其單質與強堿溶液反應可生成A的單質，該單質為氫氣，則D為Al元素，A為H元素；B元素的p軌道電子數比s軌道電子數少1，B的原子序數小于C（O元素），則B含有2個電子層，s軌道的總電子數為4，p軌道的總電子數為3，B原子核外電子排布為1s²2s²2p³，故B的原子序數為7，是N元素，
（1）D為Al元素，Al元素基態(tài)原子最外層含有3個電子，其價電子排布式為3s²3p¹，
故答案為：3s²3p¹；
（2）A、C形成的3原子分子X為水分子，A、B形成的4原子分子Y氨氣，根據雜化軌道理論可知NH₃分子中N原子和H₂O中的O原子均是按sp³雜化，但氨分子中只有一對孤電子對，而水分子中有兩對孤電子對，根據價層電子對互斥理論，水中氧原子中的了兩對孤電子對對成鍵電子的斥力更大，所以NH₃分子中鍵角大于H₂O中的鍵角；
由于水分子之間含有氫鍵，水凝固成冰時，水分子排列有序化，形成的氫鍵數目增多，體積膨脹；
乙醛分子之間存在氫鍵，乙醛中氧元素與水分子的H原子、水的O原子與乙醛的H、水與水之間形成的氫鍵，所以總共含有4種氫鍵，
故答案為：NH₃分子中N原子和H₂O中的O原子均是按sp3雜化，N原子有一對孤對電子，而O原子有兩對孤對電子，對成鍵電子的斥力更大，使鍵角更小；水分子之間含有氫鍵，水凝固成冰時，水分子排列有序化，體積膨脹，形成的氫鍵數目增多；4；
 （3）由于N原子的2p軌道處于半滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，則第一電離能較大，則第一電離能大小為；B＜C；同周期元素從左到右，電負性逐漸增強，電負性大小：B＜C，
故答案為：＜；＜；
（4）在一定條件下C、D的化合物為氧化鋁，B單質為氮氣，炭單質反應生成M和還原性可燃氣體N為CO，M是B、D形成的晶體，熔點較高，根據晶胞結構圖可知，Al和N原子數之比為1：1，則M為AlN，生成AlN的化學方程式為：Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO；單質Q是N的等電子體，N為CO，含有2個原子、14個電子，組成Q的原子含有的電子數為：$\frac{14}{2}$=7，故Q為氮氣，氮氣分子中含有氮氮三鍵，則氮氣的電子式為：，
故答案為：Al₂O₃+N₂+3C$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2AlN+3CO；；
（5）上述AlN晶體中所含化學鍵共價鍵和配位鍵，晶胞中深色黑點為N原子，N原子形成3個σ鍵鍵和1個配位鍵，其雜化方式為sp³雜化；
若晶胞體積為Vcm³，晶體密度為ρg•cm³，每個晶胞的質量為：m=ρg•cm³×Vcm³=ρVg，每個晶胞中含有N原子數為：8×$\frac{1}{8}$+1=2，則該晶胞中含有兩個AlN分子，故每個晶胞的質量為：$\frac{41}{{N}_{A}}$g×2=ρVg，解得：N_A=$\frac{81}{ρV}$，
故答案為：共價鍵、配位鍵；sp³；=$\frac{81}{ρV}$．

點評 本題考查了位置、結構與性質關系的應用，題目難度中等，推斷各元素名稱為解答關鍵，注意熟練掌握常見元素的原子結構與元素周期表、元素周期律的關系，（5）為難點，需要掌握晶胞計算的方法與技巧．